Устройство для регулирования концентрации мономера в шихте

Устройство для регулирования концентрации мономера в шихте

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МОНОМЕРА В ШИХТЕ, содержащее датчик расхода мономера, соединенный выходом через регулятор расхода мономера с исполнительньм механизмом на линии мономера в колонну азеотропной осушки, датчик расхода возвратной фракции, соединенный вькодом через регулятор расхода возвратной фракции с исполнительным механизмом на линии возвратной фракции в колонну азеотропной осушки, датчик расхода шихты по батареям, выходы которых подключены к соответствующим вХоДам блока определения суммарной нагрузки на батареи, последовательно соединенные датчик концентрации изопрена в возвратной фракции, блок определения разности концентраций изопрена в потоке мономера и возвратной фракции и блок определения задания регулятору расхода мономера, выход которого подключен к второму входу регулятора расхода мономера и к первому входу блока определения задания регулятору расхода возвратной фракции, связанного выходом с . вторым входом регулятора расхода возвратной фракции,датчик концентрации изопрена в потоке мономера, выход которого подключен к второму входу блока определения разности концентраций изопрена в потоке мономера и возвратной фракции, а также датчик концентрации изопрена в шихте, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности, устройства, оно содержит буферную емкость, установленную после колонны азеотропной осушки, последовательно соединенные датчик и регулятор уровня шихты в буферной емкости, последовательно соединенные блок определения нагрузки на колонну азеотропной осушки, блок определения нагрузки на колонну азео-Щ тропной осушки, блок определения (/} разбаланса между нагрузками на колбнну азеотропной осушки и батареи, блок усредн1вния и блок согласования нагрузок между колонной азеотропной с осушки и батареями, а также блок определения скорости изменения уровня шихты, регулятор концентрации изопрена в шихте и блок определения разности между заданной концентрацией изопрена в шихте и концентрацией изопрена в возвратной фракции, вход которого подключен к выходу датчика концентрации изопрена в возвратной фракции, а выход - к второму входу блока определения задания регулятору расхода мономера, вход блока определения скорости изменения уровня шихты связан с выходом датчика уровня шихты в буферной емкости, а выход с вторым входом блока согласования нагрузок между колонной азеотропной осушки и батареями, третий вход котоп рого подключен к выходу регулятора уровня шихты в буферной емкости,чет

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИН

091 (И) щ) G 05 D 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

/, —,- —,„ !.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3497220/18-24 (22) 01 10. 82 (46) 23.08.84. Бюл. Р 31 (72) А.П.Болдырев, В.И.Галкин, 1О.И.Борейко и А.Д.Эгов (53) 66.012-52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 889666, кл. G 05 D 27/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР ш 658136, кл. G 05 D 27/00, 1976 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МОНОМЕРА В ШИХТЕ, содержащее датчик расхода мономера, соединенный выходом через регулятор расхода мономера с исполнительным механизмом на линии мономера в колонну азеотропной осушки, датчик расхода возвратной фракции, соединенный выходом через регулятор расхода возвратной фракции с исполнительным механизмом на линии возвратной фракции в колонну азеотропной осушки, датчик расхода шихты по батареям, выходы которых подключены к соответствующим входам блока определения суммарной нагрузки на батареи, последовательно соединенные датчик концентрации изопрена в возвратной фракции, блок определения разности концентраций изопрена в потоке мономера и возвратной фракции и блок определения задания регулятору расхода мономера, выход которого подключен к второму входу регулятора расхода мономера и к первому входу блока определения задания регулятору расхода возвратной фракции, связанного выходом с вторым входом регулятора расхода возвратной фракции, датчик концентрации иэопрена в потоке мономера, выход которого подключен к второму входу блока определения разности концентраций иэопрена в потоке мономера и возвратной фракции, а также датчик концентрации изопрена в шихте, о т— л и ч а ю щ е е с.я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит буферную емкость, установленную после колонны аэеотропной осушки, последовательно соединенные датчик и регулятор уровня шихты в буферной емкости, последовательно соединенные блок определения нагрузки на колонну азеотропной осушки, блок определения нагрузки на .колонну азео- g тропной осушки, блок определения разбаланса между нагрузками на колби° 4 ну азеотропной осушки и батареи, блок усреднения и блок согласования нагрузок между колонной азеотропной а осушки и батареями, а также блок определения скорости изменения уровня шихты, регулятор концентрации иэопрена в шихте и блок определения разности между заданной концентрацией изопрена.в шнхте и концентрацией изопрена в возвратной фракции, вход которого подключен к выходу датчика концентрации изопрена в возвратной фракции, а выход — к второму входу блока определения задания регулятору расхода мономера, вход блока определения скорости изменения уровня ших- р ты связан с выходом датчика уровня шихты в буферной емкости, а выходс вторым входом блока согласования нагрузок между колонной азеотропной осушки и батареями, третий вход кото. рого подключен к выходу регулятора уровня шихты в буферной емкости,чет110972 вертый вход - к выходу блока определения суммарной нагрузки на батареи и второму входу блока определения разбаланса между нагрузками на колон ну азеотропной осушки и батареи, а выход - к третьему входу блока определения задания регулятору расхода мономера и второму входу блока определения задания регулятору расхода . возвратной фракции, входы блока оп0 ределення нагрузки на колонну азеотропной осушки соединены соответственно с выходами датчика расхода мономера н датчика расхода возвратной фракции, выход датчика концентрации изопрена в шихте подключен к входу регулятора концентрации изопрена в шихте, связанного выходом с четвертым входом блока определения задания регулятору расхода мономера.

Изобретение относится к„ автоматизации процессов полимеризации и может быть использовано в производстве синтетического каучука, например каучуков СКИ, СКД и др., в химической и нефтехимической промышленности.

Известно устройство для автомати. ческого регулирования концентрации мономера в шихте, содержащее датчики и регуляторы расходов мономера и возвратной фракции, подаваемых в колонну азеотропной осушки шихты, датчики концентрации мономера в потоках мономера, возвратной фракции и шихты, соединенные с блоками определения задания регуляторам расхода мономера и возвратной фракции.

Устройство содержит также датчики расхода шихты по батареям, соединенные с входами блока определения суммарной нагрузки на батареи, датчик уровня куба колонны, соединенный с регулятором, и блоки вычитания и умножения, причем вход блока вычитания соединен с выходом датчика концент. рации мономера в потоке шихты, выход

его соединен с первым входом блока умножения, второй. вход которого соединен. с выходом блока определения суммарной нагрузки на батареи, выход блока умножения соединен с входом регулятора уровня 1.13.

Однако данное устройство характе ризуется недостаточно высокой точностью регулирбвания концентрации мономера в шихте, которая .обуславливается следующими причинами: значительной инерционностью колонны аэеотропной осушки, в результате чего информация о концентрации моно1 мера (изопрена) в шихте поступает в устройство с запаздыванием на 4060 мин после изменения регулирующих параметров (расходов мономера и воэвратной фракции); колебаниями уровня шихты. в колонне азеотропной осушки, вызванными коррекцией уровня по суммарной нагрузке на батареи и длительности анализа .1О, концентрации мономера в шихте (колебания указанного уровня шихты ухудшают температурный режим в колонне и массообмен между жидкой и паровой фазами, а следовательно, снижают качество очистки шихты от примесей, например влаги; отсутствием учета в устройстве заданного значения концентрации моно15 мера в шихте, что практически исключает применение устройства с целью стабилизации концентрации мономера в шихте.

1"ния разности между концентрациями мономера в потоках мономера и возв40 ратной фракции и блоки определения

/, Наиболее близким по технической

;сущности к изобретению является устройство для автоматического регулирования мономера в шихте, содержащее датчики и регуляторы расходов мо" номера и возвратной фракции, пода. ваемИе в колонну азеотропной осушки

30 шихты, датчики концентрации мономера, возвратной фракции и шихты, датчики расхода шихты по батареям, сое. диненные с входами блока определения суммарной нагрузки на батареи, блок

И определения разности между концентра,циями мономера в поФоках шихты и возвратной фракции, блок определе-, 11О972О заданной регуляторам расхода мономера и возвратной фракции.

При этом вхоДы последних блоков

\,соединены через блоки определения 1разности концентраций мономера с со- 5

; ответствующими датчиками концентрации мономера в потоках мономера, 1возвратной фракции и шихты и с бло ком определения суммарной нагрузки .на батареи, а выход - с регуляторами lO расходов мономера H возвратной фрак- ции.

По информации о суммарной нагрузке на батареи и о концентрациях мономера в потоках мономера, возвратной фракции и шихты в блоках определения, заданной регулятором, формируются регулирующие воздействия на расходы мономера и возвратной фракции(23.

Однако для известного устройства 20, также характерна недостаточно, высо кая точность регулирования концентрации мономера в шихте, которая обуславливается наличием запаздывания в панелях регулирования вследствие 25 значительной инерционности колонны аэеотропной осушки, а также тем, что в устройстве не.используется заданное значение регулируемого параметра. 30

Целью изобретения является повышение точности устройства за счет повышения точности регулирования концентрации мономера в шихте.

Поставленная цель достигается

35 тем, что устройство для регулирования концентрации мономера в шихте, содержащее датчик расхода мономера, соединенный выходом через регулятор расхода мономера с имполнительным меха- 40 низмом на линии мономера в колонну азеотропной осушки, датчик расхода возвратной фракции, соединенный выходом через регулятор расхода возв. ратной фракции с исполнительным механизмом на линии возвратной фракции в колонну азеотропной осушки, датчик расхода шихты по батареям, выходы которых подключены к соответствующим входам блока определения суммарной

5О нагрузки на батареи, последовательно соединенные датчик концентрации изопрена в возвратной фракции, блок определения разности концентраций изопрена в потоке мономера и возврат- 55 ной фракции и блок определения задания регулятору расхода мономера, вы- . ход которого подключен к второму входу регулятора расхода мономера и к первому входу блока определения задания регулятору расхода возвратной фракции, связанного выходом с вторым входом регулятора расхода возвратной фракции, датчик концентрации иэопрена в потоке мономера, выход которого подключен к второму входу блока определения разности концентраций иэопрена в потоке мономера и возвратной фракции, а также датчик концентрации изопрена в шихте, содержит буферную: емкость, установленную после колонны азеотропной осушки, последовательно, соединенные датчик и регулятор уровня шихты в буферной емкости, последовательно соединенные блок определения нагрузки на колонну аэеотропной осушки, блок определения разбаланса между нагрузками на колонну аэеотропной осушки и батареи, блок усреднения и блок согласования нагрузок между колонной азеотропной осушки и батареи, а также блок опре ( деления окоростн изменения уровня шихты, регулятор концентрации иэопрена в шихте и блок определения разности между заданной концентрацией иэопрена в шихте и концентрацией изпрена в возвратной фракции, вход которого подключен к выходу датчика концентрации изопрена в возвратной фракции, а выход — к второму входу блока определения задания .регулятору расхода мономера, вход блока определения скорости изменения уровня шнхты связан с выходом датчика уровня шихты в буферной емкости, а выход- с вторым входом блока согласования нагрузок между колонной аэеотропной осушки и батареями, третий вход которого подключен к выходу регулятора уровня шихты в буферной емкости, четвертый вход — к выходу блока определения суммарной нагрузки на батареи и к второму входу блока определения разбаланса между нагрузками на колонну аэеотропной осушки и батареи, а выход — к третьему входу блока определения задания регулятору расхода мономера и к второму входу блока определения задания регулятору расхода возвратной фракции, входы блока определения нагрузки на колонну азеотропной осушки соединены соответственно с выходами датчика расхода мономера и датчика расхода возвратной фракции, выход датчика концентрации изопрена в шихте подключен к входу регулятора концентра-"

1109720 ции изопрена в шихте, связанного выходом с четвертым входом блока определения задания регулятору расхода мономера.

На чертеже приведена функциональ-. ная схема предлагаемого устройства.

Схема содержит смеситель 1 потоков мономера и возвратной фракции, колонну 2 азеотропной осушки шихты, буферную емкость 3, контур регулиро вания расхода мономера, состоящий из датчика 4 расхода мономера, регулятора 5 расхода мономера, исполнительного механизма 6, контур регулирования расхода возвратной фракции, состоящий из датчика 7 расхода возвратной фракции, регулятора 8 расхода возвратной фракции, исполнительного механизма 9, датчики 10-12 концентрации изопрена в потоках соответствен >о но мономера, возвратной фракции и шихты, датчики 13-16 расхода шихты на батареи, датчик 17 и регулятор 18 уровня шихты в буферной емкости 3, регулятор 19 концентрации иэопрена в шихте, блок 20 определения скорости изменения уровня шихты, блок 21 определения нагрузки на колонну азеотропной осушки, блок 22 определения суммарной нагрузки на батареи, блок зО

22 определения разбаланса между нагрузками на батареи и колонну азеотропной осушки, блок 24 усреднения разбаланса между нагрузками на батарею и колонну, блок 25 согласования нагрузрк между колонной азеотропной осушки и батареями, блок 26 определения разности концентраций изопрена в потоке мономера и возвратной фракции, блок 27 определения разности 4О между заданной концентрацией изопрена в потоке шихты и концентрацией .иэопрена в.потоке возвратной фракции, блоки 28 и 29 определения заданий регуляторам 5 и 8 расходов мономера и возвратной фракции.

Иономер (изопрен-ректификат) и возвратная (изопентан-изопреновая) фракция подаются на вход смесителя .1»: откуда образовавшаяся шихта с концентрацией мономера 16-18 вес.Х поступает в колонну азеотропной осушки.

В колонне 2 шихта очищается от примесей (в основном от влаги) и через буферную емкость 3 поступает на- распределение по батареям, представляющим собой цепочку последовательно соединенных полимериэаторов.

От точности регулирования концентрации мономера зависят качественные и экономические показатели процесса полимериэации, который является основным в производстве каучука.

Поэтому регулировать концентрацию мономера в шихте необходимо с высокой точностью

Устройство для автоматического регулирования концентрации мономера в шихте работает следующим образом.

По информации с датчиков 4 и 7 расхода мономера и возвратной фракции в блоке 21 определения нагрузки на колонну 2 формируется сигнал, пропорциональный величине нагрузки на колонну 2, Р Pg + P где Р4 и P . — выходные сигналы с дат7 чиков 4 и 7, P - выходной сигнал с блока 21.

Блок 22 определения нагрузки на батареи суммирует сигналы с датчиков

13-16 расхода шихты на батареи:

Р22 = Р13, + Р1Ф + Р15 + Р16 Э где Р „- P - сигналы с датчиков

16

13-16 расхода шихты на батареи

Р22 — выходной сигнал с блока 22.

Блок 23 определения разбаланса между нагрузками на батарею и колонну формирует сигнал, пропорциональный разности

Р— Ры где P> — выходной сигнал с блока 23.

Блок 24 усредняет за определенный промежуток времени, например эа 1 ч, сигнал, поступающий с блока 23

24 а „i „(P „i- 2З где Р з - и Р . - выходные сигналы с блоков 23 и 24 в текущий i- é шаг усреднения; и — количество шагов усреднения.

По информации с датчика 17 уровня шихты в буферной емкости 3 регулятор

18 формирует регулирующий сигнал, например,-по П-закону регулирования

1109720

Р11 Р11

2о лФ.

Р 3o*

12 где К„- настройка регулятора 18

Р— выходной сигнал с датчика

17

Эсад

P, — сигнал от ручного задатчика регулятора 18, соответствующий заданному значению уровня шихты в емкости 3

P — выходной сигнал с регулято18 ра 18.

По информации с указанного датчика

17 блок 20 определения скорости изменения уровня шихты формирует сигнал, пропорциональный скорости изменения уровня где Р1., и Р 1. — сигнал с датчика .

111 1117 уровня на текущем j-м и предыдущем, i — 1-м шаге расчета скорости изменения уровня; 25

М вЂ” дискретность (шаг, расчета скорости изменения уровня, P — выходной сигнал с блока 20.

По информации с регулятора 18 и блоков 20, 22 и 24 в блоке 25 согла-. сования нагрузок между колонной и батареями осуществляется формирование сигнала, пропорционального заданной нагрузке на колонну 2

РИ 22 + Р2% Р1В Р где Р— выходной сигнал с блока 25.

По информации с датчика 12 концент40 рации мономера, в потоке шихты регулятор 19 формирует регулирующий сигнал, например, no II-закону регулирования

saA

Р18 К ((1з 12 . 12

1 3a„45 (Р„-:Р ) сИ, Ъ г е Р„и К„, - настройки регуля- тора 19

Р12 — ВыхОДКОЙ сигнал 5б с датчика 12

- сигнал от задатчика регулятора 19, соответствующий заданному значению 1 концентрации мономера в потоке шихты; — время интегрирования;

-P †. выходной сигнал с

1з .регулятора 19.

По информации с датчиков 10 и 11 концентрации мономера в потоках мономера и возвратной фракции блок 26 формирует сигнал, пропорциональный разности указанных концентраций мономера

Р2Ь Р1о РМ где Р и P — выходные сигналы с датчиков 10 и 100, P2 — выходной сигнал с блока 26., Блок 27 определения разности между заданной концентрацией мономера в .потоке шихты и концентрацией мономера в потоке возвратной фракции формирует сигнал, пропорциональный разности коццентраций эаД

21 . 12 Р1(1 ЗаД где P — сигнал, соответствующий заданной концентрации мономера в потоке шихты, устанавливается операто- j ром вручную в блоке 27

P — выходной сигнал с блока

27..

По -информации с регулятора 19, блоков 25-27 блок 28 определения задания регулятору 5 расхода мономера формирует сигнал, пропорциональный, регулирующему воздействию на расходмономера

p = р 21 + p

28 25 P 19

2Ь где P — сигнал с выхода блока 28.

По информации с блоков 25 и 28 блок 29 определения задания регулятору расхода 8 возвратной фракции формирует сигнал, пропорциональный регулирующему воздействию на расход возвратной фракции

P28 . Р28 где Рщ — выходной сигнал (с блока 29

Регуляторы 5 и 8 по информации ( с датчиков 4. и 7 расхода мономера и возвратной фракции, воздействуя на клапаны,.6 и 9, приводят значения указанных расходов к заданным значениям, соответствующим величинам сигналов с блоков 28 и 29.

1109720 бл ура

Редактор Н.Пушненкова Техред Л.Микеш . Корректор М.Шароши,.

Заказ 6083/33 Тираж 842 . Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

При увеличении расходов шихты на батареи, уменьшении уровня шихты в буферной емкости и скорости его из- ф менения устройство одновременно увеличивает расходы мономера и возврат- 5 ной фракции и наоборот.

При уменьшении концентрации мономера в потоке шихты против ее заданного значения устройство увеличивает расход мономера и на столько же уменьшает расход возвратной фракции и наоборот.

При уменьшении концентрации мономера в потоке мономера устройство увеличивает. расход мономера и умень- шает расход возвратной фракции и наоборот.

При уменьшении концентрации мономера в потоке возвратной фракции устройство увеличивает расход мономера и уменьшает расход возвратной фракции и наоборот.

Изобретение позволяет повысить точность регулирования концентрации мономера в потоке шихты, а также улучшить технико-экономические пока-, затели процесса полимеризации мономера. а